JP2001228711A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像器内の現像剤にトナーやキャリアを補給
するのと併行して既存の劣化した現像剤を効率良く回収
して現像剤の界面を一定に保つようにする。 【解決手段】 現像剤撹拌部に設けられる撹拌スクリュ
ー１４６と１４７の端部に、複数のバケット２０２を備
える回転部材２０４を現像剤回収管２００の内蔵する搬
送スクリュー２０１と同軸一体に設け、トナーやキャリ
アの各補給口３００Ｔ、３００Ｃの最も下流側に位置す
る現像剤の滞留部の界面に前記のバケット２０２を界面
に作用させて順次現像剤をすくい上げて回収管２００の
樋部２００Ａに落下し搬送スクリュー２０１によって回
収容器に回収するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像形成体上の潜像
をキャリアとトナーとから成る二成分現像剤によって現
像してトナー像とする現像装置に関し、詳しくはトナー
及びキャリアの供給が行われると共に、現像剤の量を一
定に保つべく現像剤の排出手段を備える現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による画像形成装置では、
一様に帯電した像形成体に像露光を行って潜像を形成
し、潜像を現像してトナー像としたのちトナー像を記録
紙等の転写材に転写することが行われる。トナー像を担
持した転写材が定着装置を通過することによりトナーは
転写材上に定着する。

【０００３】潜像を現像するに当たっては、現像性に優
れていることからトナーとキャリアとから成る二成分現
像剤が多く用いられる。トナーとキャリアとは現像器内
で撹拌されてトナーはキャリア外面に静電的に付着した
状態となり、現像領域へと搬送され現像バイアスが印加
された条件下でトナーはキャリアから離れて像形成体の
潜像部分に静電的に付着する。現像器内では現像によっ
てトナーが消費されるので、現像器内にはインダクタン
ス等を用いて現像剤中でのトナー量を検知するトナー濃
度検知手段が設けられていて、トナーが所定比率より低
下するとトナーホッパ等のトナー供給部からトナーを現
像器内に補充することがなされている。

【０００４】各現像器内のトナーは消費された新たなト
ナーによって不足した分の補充が行われるが、キャリア
は持続して使用される。キャリアは長期に亘って使用さ
れると、個々のキャリアの外周には１μｍに満たない微
小なトナーが付着し、これが原因となって現像性能が次
第に低下して来て良好なトナー像が得られないようにな
る。このために所定枚数の画像形成がなされた時点で像
形成体の周囲に近接配置した各々の現像器を取外して内
部の現像剤を交換し新規なキャリアと交換することによ
って再び良好な現像が行われるようなサービス業務がな
されていた。

【０００５】このようなところから、補給するトナーと
共に新しいキャリアを一定比率で加えて補給し、現像性
能の低下したキャリアを序々に新しいキャリアと交換し
て行くことによってサービス業務としての現像剤の交換
を必要としなくする提案、即ちトリクル現像と呼ばれる
提案が特公平２−２１５９１号公報によってなされてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、キャリアは長
期の使用により性能は劣化するものの容積が減少しない
ので、新たなキャリアの供給によって現像装置内の現像
剤の量は適量状態よりも過剰となり、そのため循環手段
による撹拌作用が不充分となってトナーの分布が不均等
となり良好な現像は行われなくなる。また現像剤中に混
入するトナー塊や紙粉の量も多くなって画質が劣化し低
下すると言う問題も生じて来る。

【０００７】本発明はこの点を解決して改良した結果、
二成分現像剤を構成するトナーとキャリアが常に適正比
率かつ適量に保たれ、それによって高品質のトナー像を
現像することの出来る現像装置の提供を目的としたもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、トナーとキ
ャリアとから成る二成分現像剤を用いる現像装置におい
て、前記現像装置は循環撹拌手段と該循環撹拌手段の端
部に現像剤界面に作用するバケットを有する回転部材を
内蔵していて、前記回転部材の回動により界面上の現像
剤をすくい上げて回収することを特徴とする現像装置
（請求項１に係わる発明）、およびトナーとキャリアと
から成る二成分現像剤を用いる現像装置において、前記
現像装置は循環撹拌手段と該循環撹拌手段の上部に現像
剤搬送手段を内蔵していて、前記現像剤搬送手段の作動
により界面上の現像剤をすくい上げて前記循環撹拌手段
の軸方向に移送して回収することを特徴とする現像装置
（請求項５に係わる発明）、およびトナーとキャリアと
から成る二成分現像剤を用いる現像装置において、前記
現像装置は循環撹拌手段と該循環撹拌手段の側部に現像
剤搬送手段を内蔵していて、前記現像剤搬送手段の作動
により循環撹拌部より現像剤搬送部に落下した現像剤を
前記循環撹拌手段の軸方向に移送して回収することを特
徴とする現像装置（請求項８に係わる発明）によって達
成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明はモノクロあるいはカラー
の各画像形成装置に使用される現像装置に対してそれぞ
れ適用されるもので、各実施形態の記述に先立ってその
共通とする一般的な現像装置の構成と機能を図１によっ
て説明する。

【００１０】現像器１４はそれぞれ所定の単色の二成分
現像剤を収容し、内蔵する現像スリーブ１４１が像形成
体たる感光体ドラム１０の周面に対向して配置され、以
下の如く構成される。現像器１４において、１４０はト
ナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像
剤収容部である現像器ハウジング、１４２は固定の磁極
を有する磁界発生手段であるマグネットロール、１４１
は内部にマグネットロール１４２を有する現像剤搬送体
である現像スリーブ、１４３は現像スリーブ１４１上の
現像剤層厚を所定量に規制する磁性材から成る層厚規制
手段である層厚規制部材、１４４は非磁性材から成る現
像剤の受け部材、１４８は背面に磁石板１４８ａを有す
る現像剤の除去板、１４５は搬送供給ローラ、１４６，
１４７は一対の撹拌スクリューである。

【００１１】現像剤搬送体である現像スリーブ１４１
は、例えばステンレス材を用いた外形８ｍｍ〜６０ｍｍ
の非磁性の円筒状の部材からなり、感光体ドラム１０の
周面に対し、現像スリーブ１４１の両端に設けられた不
図示の突当コロにより所定の間隙を保って感光体ドラム
１０の回転（図１の時計方向回転）に対し逆方向に回転
される（図１の時計方向回転）。外径が８ｍｍ以下であ
ると、画像形成に必要な磁極Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｓ２，
Ｎ３から成る少なくとも５極の磁極を有するマグネット
ロール１４２を形成することが不可能であり、また現像
スリーブ１４１の外径が６０ｍｍを越えると、現像器１
４が大型化する。特に、複数組の現像器１４を有するカ
ラープリンタにおいては、現像装置の占める容積が大き
くなり、感光体ドラム１０の外径が増大化したり、感光
体ドラム１０の大型化により画像形成装置が大型化にな
ってしまう。

【００１２】マグネットロール１４２は、現像スリーブ
１４１に内包され、複数個の磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｓ
１，Ｓ２を交互に配し、現像スリーブ１４１と同心に固
定されていて、非磁性のスリーブ周面に磁力を作用させ
る。

【００１３】層厚規制手段である層厚規制部材１４３
は、マグネットロール１４２の磁極Ｎ３と対向し、現像
スリーブ１４１と所定の間隙で配置される例えば棒状或
いは板状の磁性ステンレス材よりなり、現像スリーブ１
４１の周面上の二成分現像剤の層厚を規制する。

【００１４】受け部材１４４は、例えばＡＢＳ樹脂等の
樹脂部材を用いた非磁性部材から成り、現像スリーブ１
４１の回転方向下流側に現像スリーブ１４１と所定の間
隙で配置され、層厚規制部材１４３の端面に隣接し、例
えば層厚規制部材１４３に接着剤により固着されて一体
となって形成されており、層厚規制部材１４３により規
制される現像剤層よりのトナーがこぼれるを防止し、二
成分現像剤の現像剤層を安定して現像スリーブ１４１の
周面上に保つ。受け部材１４４は現像器ハウジング１４
０により形成され、層厚規制部材１４３の端面に隣接し
て設けられてもよい。

【００１５】現像剤の除去板１４８は、マグネットロー
ル１４２の磁極Ｎ２と対向して設けられ、磁極Ｎ２、Ｎ
３の反撥磁界と除去板１４８の背面に設けられる磁石板
１４８ａとの作用により現像スリーブ１４１上の現像剤
を剥ぎ取る。

【００１６】搬送供給ローラ１４５は、除去板１４８に
より剥ぎ取られた現像剤を撹拌スクリュー１４６に搬送
すると共に、撹拌スクリュー１４６によりの撹拌された
現像剤を層厚規制部材１４３へと供給する。１４５Ａは
搬送供給ローラ１４５に設けられ、現像剤を搬送するた
めの羽根部である。

【００１７】図２は現像器１４の現像剤撹拌部を示した
平面図であって、前記の撹拌スクリュー１４６および１
４７は現像器ハウジング１４０より突出する軸上に固定
した共通の歯車Ｇ１４６とＧ１４７が直接噛合されてい
て、撹拌スクリュー１４６の一体とする歯車Ｇを駆動す
ることにより撹拌スクリュー１４６と１４７は相反する
方向に等速で回転して現像剤が仕切板１８２に沿って矢
示方向に循環して搬送され、その過程でトナーとキャリ
アが混合されトナー成分の均等な二成分現像剤が形成さ
れる。

【００１８】二成分現像剤のトナー比率はトナー濃度検
知センサ１４９によって検出され、トナー成分が不足し
ていると自動的にトナーが補給されて常に一定のトナー
比率が維持される。

【００１９】現像器１４内の現像剤は回転する搬送供給
ローラ１４５により層厚規制部材１４３に搬送され、層
厚規制部材１４３により所定の層厚とされ、受け部材１
４４により二成分現像剤の現像剤層が安定して現像スリ
ーブ１４１の外周面上に供給される。感光体ドラム１０
上の潜像を現像した現像剤は磁極Ｎ２、Ｎ３の反撥磁界
と除去板１４８の背面に設けられる磁石板１４８ａとの
作用により剥ぎ取られ、搬送供給ローラ１４５により再
度撹拌スクリュー１４６へと搬送される。感光体ドラム
１０上の静電潜像が直流（ＤＣ）バイアスＥ１に必要に
より交流（ＡＣ）バイアスＡＣ１が重畳される現像バイ
アス電圧の印加による接触もしくは非接触の状態で反転
現像される。

【００２０】（実施の形態１）請求項１に係わる発明の
実施例を図３および図４によって説明する。

【００２１】図３は図２に示した現像剤撹拌部の一方の
端部Ａの要部とそのＡＡ断面を示したもので、循環撹拌
手段として設けられる前記の撹拌スクリュー１４６と１
４７の中間上部には現像剤の回収管２００が現像器ハウ
ジング１４０の側壁に挿通して固定されている。

【００２２】前記の回収管２００は、現像器ハウジング
１４０内部において上方の半周面を開放した樋部２００
Ａとし、その端面に内蔵する搬送スクリュー２０１が軸
部を挿通して軸受支持されている。

【００２３】前記の搬送スクリュー２０１は回収管２０
０の端面より突出する軸端に、複数のバケット２０２を
円盤２０３の周縁上に放射状に取り付けた水車形式の回
転部材２０４を一体としている。

【００２４】前記の各バケット２０２は、図３（ｃ）に
示す如く内周側の底面２０２Ａが２方向に傾斜した傾面
とされ、また回収管２００側の側面２０２Ｂはその一部
が切欠部２０２Ｃとされている。

【００２５】前記の現像器１４は撹拌スクリュー１４７
の搬送上流側の端部Ａにトナーおよびキャリアの各補給
口３００Ｔおよび３００Ｃを備えていて、トナー濃度検
知センサ１４９によりトナー成分の不足が検出されると
前記の補給口３００Ｔを経てトナーが供給され、また例
えばコピー枚数が所定数に達すると前記の補給口３００
Ｃを経てキャリアが供給される。

【００２６】供給されたトナーやキャリアは、撹拌スク
リュー１４７と１４６の回転に伴う推進力により循環搬
送される間に既存の現像剤中に均等に混合して現像スリ
ーブ１４１に均質な成分の現像剤として供給され、さら
に搬送されて循環を反復される。

【００２７】これに併行して回収管２００内の搬送スク
リュー２０１が回転され、前記の回転部材２０４が時計
方向に回動されて各バケット２０２が現像剤界面上の現
像剤を順次すくい上げて現像剤を回収管２００の樋部２
００Ａに落下する。落下した現像剤は搬送スクリュー２
０１により矢示方向に移送されて図示しない現像剤回収
容器に収容される。これにより現像器１４内の現像剤界
面は常に適正なレベルに維持される。

【００２８】前記の各バケット２０２は現像剤の流れ方
向の変わる現像剤の滞留部に位置されるので抵抗が小さ
くまたその移動方向に逆らって現像剤をすくい上げるの
で回収効率が良く、さらにすくい上げられた現像剤が前
述したバケット２０２の傾斜した底面２０２Ａを滑落す
ることにより回収管２００の樋部２００Ａに集中して落
下される。

【００２９】前記の各バケット２０２は現像剤の設定界
面に対応して取り付けられて、その界面上をすくい上げ
るよう設定されるので、現像剤の表層に浮上する紙粉や
トナー塊等の異物も過剰となった現像剤と共に除去され
ることとなる。

【００３０】また図４に示す実施例の如く回転部材２０
４Ａのバケット２０２を現像剤の移動方向に対し直交す
るよう作動させて現像剤をすくい上げるように構成する
ことも出来る。

【００３１】前記の回転部材２０４Ａは複数の角形のバ
ケット２０２とそれ等を挟持する一対の円盤２０３Ａと
回転軸とから成っていて、バケット２０２が前述した仕
切板１８２と現像剤の回収管２００の間を環流する現像
剤の流れを横切って作動するよう支持台２０５により回
動自在に支持されている。

【００３２】前記の回転部材２０４Ａは、回転軸の現像
器ハウジング１４０外部の軸端に備える歯車Ｇ２０４Ａ
が、駆動用として設けられた歯車Ｇの動力により、ＢＢ
断面を示す図４（ｂ）において時計方向に回動され、そ
れにより前記の各バケット２０２が現像剤界面上の現像
剤を順次すくい上げて回収管２００内に落下し搬送スク
リュー２０１により現像剤回収容器へと回収する。

【００３３】（実施の形態２）請求項５に係わる発明の
実施例を図５によって説明する。

【００３４】図５（ａ）は現像剤撹拌部の平面図、図５
（ｂ）はその端部Ｂの側面を、また図５（ｃ）はＣＣ断
面を示したもので、現像剤撹拌手段として設けられる前
記の撹拌スクリュー１４７の上部には、搬送スクリュー
２１１を現像剤の搬送手段として内蔵する回収管２２０
が現像剤撹拌部の端部Ｂ近く迄延長して設置されてい
る。

【００３５】前記の回収管２００は、現像器ハウジング
１４０の内部において上方の半周面を開放した樋部２１
０Ａとしていて、その下部に位置する撹拌スクリュー１
４７の回転軸に対し平行となるよう爪部２１０Ｂを介し
て保持されている。

【００３６】前記の回収管２１０の内蔵する搬送スクリ
ュー２１１は、現像器ハウジング１４０の端部Ｂ側の側
壁を挿通する迄延長され、側壁外部の軸端の歯車Ｇ２１
１が撹拌スクリュー１４７の備える歯車Ｇ１４７と噛合
していて撹拌スクリュー１４７の駆動によりその反対方
向に回転される。

【００３７】また前記の回収管２１０の樋部２１０Ａ
は、その底面が現像剤撹拌部における現像剤界面の適正
レベルＬに相当する高さの位置に保持されている。

【００３８】前記の現像器１４は撹拌スクリュー１４６
の搬送下流側の端部にトナーおよびキャリアの各補給口
３００Ｔおよび３００Ｃを備えていて、トナー濃度検知
センサ１４９によりトナー成分の不足が検出されると前
記の補給口３００Ｔを経てトナーが供給され、また例え
ばコピー枚数が所定数に達すると前記の補給口３００Ｃ
を経てキャリアが供給される。

【００３９】供給されたトナーとキャリアは撹拌スクリ
ュー１４７の回転に伴う推進力により現像剤撹拌部の端
部Ｂ側に搬送される間に既存の現像剤中に均等に混合さ
れる。一方トナーとキャリアの供給によって現像剤の界
面が前述した適正レベルＬを越えて堆積すると前記の搬
送スクリュー２１１の作動により逆送され前記の回収管
２１０の樋部２１０Ａに移送される。移送された現像剤
が樋部２１０Ａ内で充満すると現像剤はその多くが樋部
２１０Ａ内に設けた仕切壁２１０Ｃを乗り越えて回収管
２１０内に収容され、またその一部が樋部２１０Ａより
直接溢れ出て再び現像剤撹拌部に環流され、それによっ
て既存の現像剤との入れ替え回収が行われると同時に適
正な高さの現像剤界面が維持される。

【００４０】（実施の形態３）請求項８に係わる発明の
実施例を図６によって説明する。

【００４１】図６（ａ）は現像剤撹拌部の平面図、図６
（ｂ）はそのＤＤ断面また図６（ｃ）はＥＥ断面を示し
たもので、現像剤撹拌手段として設けられる前記の撹拌
スクリュー１４７の側部には、現像剤の回収部２２０Ａ
が現像剤界面の適正レベルＬに相当する高さの仕切壁１
８３を距てて一体に形成されている。

【００４２】前記の回収部２２０Ａは断面形状をＵ字状
とされていて、現像剤撹拌部より前記の仕切壁１８３を
オーバーフローして落下するであろうところの現像剤の
量に対応して端部Ａ側において浅く、端部Ｂ側において
深くなるよう底面が傾斜されている。

【００４３】前記の回収部２２０Ａは端部Ａ側に現像剤
の回収管２２０を接続し、現像剤の搬送手段として備え
る搬送スクリュー２１１Ａが回収管２２０の内蔵する搬
送部材と一体とされていて、撹拌スクリュー１４６の駆
動により軸端の歯車Ｇ２１１Ａを介してその反対方向に
回転されるようになっている。

【００４４】前記の現像器１４は撹拌スクリュー１４６
の搬送下流側の端部にトナーおよびキャリアの各補給口
３００Ｔおよび３００Ｃを備えていて、トナー濃度セン
サ１４９によりトナー成分の不足が検知されると前記の
補給口３００Ｔを経てトナーが供給され、また例えばコ
ピー枚数が所定数に達すると前記の補給口３００Ｃを経
てキャリアが供給される。

【００４５】供給されたトナーとキャリアとは撹拌スク
リュー１４７の回転に伴う推進力により現像剤撹拌部の
端部Ｂ側に搬送される間に既存の現像剤中に均等に混合
される。一方トナーとキャリアの供給によって前記の適
正レベルＬを越える現像剤は前記の仕切壁１８３をオー
バーフローして隣接する回収部２２０Ａに落下し搬送ス
クリュー２１１Ａの推進力により回収部２２０Ａの傾斜
に逆らって回収管２２０に移送される。

【００４６】回収部２２０Ａ内の現像剤は回収管２２０
への移送の間にその一部が仕切壁１８３を乗り越えて再
び現像剤撹拌部に環流され、それによって既存の現像剤
との入れ替え、回収が行われ、さらに現像剤界面の適正
レベルＬも維持される。

【００４７】

【発明の効果】本発明の請求項１，５および８により、
現像器内の現像剤は新鮮なトナーとキャリアが常に適正
に配分され、かつ撹拌混合ならびに搬送にも適した適量
とする現像剤量を維持されることなって、その結果長期
に亘って常に潜像を高品質のトナー像として顕像化する
ことの出来る高性能の現像装置が提供されることとなっ
た。

【００４８】さらに請求項２および３により現像剤の入
れ替え、回収は効率的に行われるが、請求項４，７およ
び１０により新鮮なトナーやキャリアが回収されること
は回避され、また請求項６および９により回収と平行し
て現像剤の循環撹拌効果も向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】現像器の断面構成図。

【図２】現像器の要部平面図。

【図３】回転部材（その一）の構成と作用を示す要部
図。

【図４】回転部材（その二）の構成と作用を示す要部
図。

【図５】現像剤搬送手段（その一）の構成と作用を示す
要部図。

【図６】現像剤搬送手段（その二）の構成と作用を示す
要部図。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １４ 現像器 １４０ 現像器ハウジング １４１ 現像スリーブ １４５ 搬送供給ローラ １４６，１４７ 撹拌スクリュー １４９ トナー濃度検知センサ １８２ 仕切板 １８３ 仕切壁 ２００，２１０，２２０ 回収管 ２１０Ａ 樋部 ２１１，２１１Ａ 搬送スクリュー ２２０Ａ 回収部 ３００Ｔ トナー補給口 ３００Ｃ キャリア補給口 Ｇ 駆動用歯車

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Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーとキャリアとから成る二成分現像
   剤を用いる現像装置において、 前記現像装置は循環撹拌手段と該循環撹拌手段の端部に
   現像剤界面に作用するバケットを有する回転部材を内蔵
   していて、 前記回転部材の回動により界面上の現像剤をすくい上げ
   て回収することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記回転部材が循環撹拌手段端部の現像
   剤滞留部に設けられることを特徴とする請求項１に記載
   の現像装置。
3. 【請求項３】 前記回転部材が現像剤の移動の反対方向
   に回動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   現像装置。
4. 【請求項４】 トナーおよびキャリアの供給が前記回転
   部材と同一側の循環撹拌手段の端部より行われることを
   特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の現像
   装置。
5. 【請求項５】 トナーとキャリアとから成る二成分現像
   剤を用いる現像装置において、 前記現像装置は循環撹拌手段と該循環撹拌手段の上部に
   現像剤搬送手段を内蔵していて、 前記現像剤搬送手段の作動により界面上の現像剤をすく
   い上げて前記循環撹拌手段の軸方向に移送して回収する
   ことを特徴とする現像装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤搬送手段により移送される現
   像剤の一部が現像装置内に環流されることを特徴とする
   請求項５に記載の現像装置。
7. 【請求項７】 トナーおよびキャリアの供給が現像剤回
   収と同一側の循環撹拌手段の端部より行われることを特
   徴とする請求項５又は６に記載の現像装置。
8. 【請求項８】 トナーとキャリアとから成る二成分現像
   剤を用いる現像装置において、 前記現像装置は循環撹拌手段と該循環撹拌手段の側部に
   現像剤搬送手段を内蔵していて、 前記現像剤搬送手段の作動により循環撹拌部より現像剤
   搬送部に落下した現像剤を前記循環撹拌手段の軸方向に
   移送して回収することを特徴とする現像装置。
9. 【請求項９】 前記現像剤搬送手段により移送される現
   像剤の一部が現像装置内に環流されることを特徴とする
   請求項８に記載の現像装置。
10. 【請求項１０】 トナーおよびキャリアの供給が現像剤
    回収と同一側の循環撹拌手段の端部より行われることを
    特徴とする請求項８又は９に記載の現像装置。